热镀锌带钢表面缺陷检查.doc

热镀锌带钢表面缺陷检查一、热镀锌缺陷镀锌缺陷是由于设备运转失常或者操作控制不良造成的。此类缺陷一般可以排除，常见的有下列几种 （一）锌粒在热镀锌板面上分布有类似米粒的小颗粒，习惯上称为锌粒。它造成表面粗糙不平，不仅妨碍美观，而且对使用也有害。通过r 射线显微组织分析和电子探针分析都确定锌粒实际是铁锌化合物 。 形成锌粒的主要原因是： 1）底渣过多被机械搅动而浮起，从而伴随锌液粘附在镀锌板面上。 2）锌液温度过高，例如超过470时，使底渣浮起。 3）锌液中铝（Al）含量过高时，会降低铁在锌液中的溶解度（锌液中的铝含量低于15%时，铁的溶解度为0.03）。此外，铝对铁有较大的亲合力，这样铝就会紧紧地拉住铁，阻止锌渣下沉而悬浮于锌液中。消除锌粒缺陷的措施有：1）按时捞取底渣，使底渣与沉没辊之间的距离不小于200毫米。根据经验，用铁锌锅时，每生产5000吨镀板，需要捞取一次底渣，用感应加热锌锅时，每生产60000吨，捞取一次底渣。2)降低锌液温度，使其保持在440450。3）缩短镀锌原板的库存时间，减轻带钢表面的氧化。4）降低锌液中铝含量，使铝含量保持在0.1%左右。5）降低带钢入锌锅温度，使之维持在460左右。（二）厚边当热镀锌带钢边沿的锌层比中部的锌层厚时，就是厚边缺陷。这种缺陷对带钢的卷取特别有害，因为在张力卷取时，边部厚就拉力大，所以易把边部拉长，进而形成浪边缺陷。根据经验，厚边既可在高速下形成，称为高速厚边；也可在低速下（带钢速度低于60米/分）形成，称为低速厚边。而在相同的条件下窄带钢比宽带钢更易形成厚边缺陷。高速厚边主要是由于气刀的角度调整不佳，造成对吹，形成扰流而产生的。适当调整气刀角度即可排除此缺陷。带钢运行速度低于60米/分时，就可能产生厚也缺陷。特别是当带钢速度降到30米/分以下时，由于喷嘴两端的气流向外散失一部分，这样即减小了边部气流的冲量，造成边部刮锌量比中部小，所以形成厚边缺陷。这时，镀锌板每面边部的锌层重量往往比中部的锌层重量多15克/米2。为了消除厚边缺陷，可在带钢进部装设附加喷嘴来增加带钢边部的喷气压力，根据经验，当喷气压力超过0.15公斤/厘米2 时，可以消除低速厚边缺陷。但是由于某种情况不能提高喷气压力时，可采取另外一种措施，即在带钢两侧使用移动式调节板来消除低速厚边缺陷，见图5-1。移动式调节板采用长150 毫米宽80毫米厚度2.0 毫米的长方形薄板制成，上连活动节和连接杆。当出现厚边缺陷时，就转动活动节，使薄板侧面与带钢侧面的交点和气流与带钢的交点相重合。借助于这种调节，好象把带钢宽度外推了80毫米，这样在带钢边部范围就缩短了喷嘴和带钢之间的间距，并且能在较长的一段距离上控制了喷射气流，这样在一定程度上可消除厚边缺陷。（三）气刀条痕由于气刀的缝隙发生了局部堵塞，而在带钢相应位置上产生的凸起带痕称为气刀条痕。产生气刀条痕位置的镀层，因严重超厚而影响以后的使用，所以出现这种缺陷的产品，常常被判作废品。当气刀的喷吹压力很大而且气刀又距锌液面很近时，锌液的飞溅最易引起喷嘴的堵塞。此外，板形不好，使气刀接触带钢，也可能引起喷嘴的堵塞。发现气刀堵塞之后，应立刻采用专用清理工具进行处理。若清理工具接触带钢时，还会形成清理刮痕缺陷。（四）灰色镀锌层灰色镀锌层是由带有微量锌夹杂的铁 锌合金层形成的镀层，因其外部缺少纯锌层，故表面没有锌的结晶花纹，见图5-2。灰色镀层形成的主要原因是钢中硅含量的影响。一般认为钢中硅含量大于0.1%，在热镀锌时就会促使铁-锌合金层的迅速长大，形成厚的合金层。随着连续铸锭的发展，采用硅镇静钢板镀锌的场合愈来愈多，并且创造了许多改善含硅钢镀锌板质量的方法，其中提高还原温度、延长还原时间、提高带钢浸入锌液的温度、提高保护气体中的含氢量等方法，已取得了显著的效果。此外，当生产较厚的热镀锌板时，因为镀锌材料的热合很大，若带钢出锌锅之后冷却速度很慢，则铁-锌合金层将继续长大，当把所携带的纯锌层都耗尽时，也可形成这种灰色镀锌层。这时，带钢离开锌锅之后加强冷却即可消除这一缺陷。（五）沉没辊锌疤沉没辊锌疤是指在带钢的上表面呈现的不规则分布的扁平锌渣结疤。此缺陷主要是因为锌锅中积存底渣过多，当带钢通过锌锅时，锌渣被沉没辊压到带钢的上表面，就形成锌疤缺陷。由于沉没辊和带钢之间强大的挤压力，锌疤在带钢表面粘附很牢固，通过气刀时，也很难被吹掉。发现这种缺陷时，应及时捞取锌锅底渣，并用刮锌器把沉没辊表面刮净。这种缺陷只存在于带钢的上表面，这是区别于其他原因造成锌疤的重要标志。（六）气刀刮痕当板形不好、带钢张力过低或者喷嘴距带钢太近时，都可能引起喷嘴与带钢的接触，从而形成气刀刮痕。这种缺陷，因镀层被刮坏而使产品致废。在生产中适当控制带钢张力和调节喷嘴距离即可避免这种缺陷发生。（七）锌突起锌突起是指在带钢边部或者是中部呈现的明亮的树枝状条纹，这种特殊的锌结晶常常凸出锌层，故称为辞突起。根据经验，当锌液温度低或辞液中铝含量高而使镀层越厚时常产生此种缺陷。因此，当发现锌突起缺陷时，应在辞锅的带钢出口处，减少Al-Zn二元合金投入量，使锌液中Al含量降低，或提高锌液温度、降低气刀高度、加快带钢运行速度，或提高气刀压力都可消除这种缺陷。（八）贝壳状表面贝壳状表面是指在镀锌板表面上呈现的贝壳状或鳞状的光亮锌结晶，这种锌层的表而也显出一定的锌起伏，并常常伴随锌突起发生。降低锌液中的铝含量和提高锌液温度也可同时消除这种缺陷。（九）条状花纹此缺陷也是条状的锌集结，由带钢边沿以大约45向外散射，形成规整的树枝状结晶条纹，见图5-3。根据经验，这种缺陷常常在带钢厚度1 毫米，而锌层重量275克/米/时发生。但是，这种缺陷的形成原因还不清楚，目前尚没找到有效的消除办法。（十）锌浪当锌液中Al 含量低，同时锌液温度又高，使锌液的粘度很小而流动性很大时，如果生产较厚的镀层，就会顺着冷却风喷吹的方向在镀板表面形成果水波一样的浪纹，见图5-4 这种锌起伏形成了不均匀的镀锌层厚度，影响使用。出现这种缺陷时，应立刻关闭锌层凝固前的冷却风。并要同时加强锌层凝固之后的冷却，以使带温满足后部处理的要求。提高锌液中的Al含量，用增大锌液粘度来加速锌层的凝固作用也有一定效果。但是，Al含量增高时，可能引起锌粒的增多。因此，一般不采用此法。（十一）水印水印指的是在生产小锌花时板面上呈现出的白色的带状沟槽或点状凹坑。它不仅破坏了小锌花均匀一致的外观，而且形成表面的凹凸不平，影响以后的深冲、涂漆等加工质量。（十二）抖动条痕由于设备失调，使辊子的转动不均匀，形成周期性的跳动，从而导致带钢横向等距离的条痕，条痕的间距正好等于此辊的周长。这种缺陷常常发生于锌钢中的沉没辊和出口段的光整辊位置。如果底渣沉积过厚又未及时清除的话，沉没辊可能在锌渣中转动，通过辊和带钢之间的强大的挤压力，可把锌渣挤压在辊面上，由于沉没辊结疤后不圆，就造成带钢规律性的抖动。此外，当沉没辊的辊脖磨损严重时，也有可能造成这种抖动条痕。若发现这种缺陷时，应及时检修有关设备。（十三）转向辊裂纹镀锌带钢通过转向辊时，在带钢的横向形成间距为4-5 毫米的裂纹，当薄板厚度1.5毫米时最易出现。此缺陷形成的原因，主要是转向辊的直径与带钢的厚度比例不适应。因此，设计人员在考虑锌锅后边的各转向辊时，根据该机组允许生产的最大厚度，应尽可能选用大直径转向辊。根据经验，若机组生产最厚规格为2.5毫米时，则冷却塔上的转向辊直径应不小于1500 毫米。（十四）拉伸矫直裂纹带钢通过拉伸矫直机时，在带钢的横向产生间距为2-3毫米的细微滑移线。此缺陷主要是带钢进入拉伸矫直机的温度过高造成的。可以预先通过对带钢的光整来消除这种缺陷。同时应严格控制带钢进入拉伸矫直机时的温度，一般应不高于40。（十五）卷取皱纹镀锌带钢卷取时，在板面上产生贯穿整个带钢宽度的横向皱纹，严重时用手可以摸得到。卷取皱纹对以后的使用有一定的影响。这种缺陷主要是拉伸系数和平整度不足引起的。发现有此类缺陷时，应适当增大拉伸系数和平整度。但要注意到，卷取皱纹随着卷取直径的增大，而略有下降。（十六）光整压印在光整辊上粘附有锌粒，或者产生机械损伤时，都能在镀板的相应位置留有印痕。当为轻微的粘附物时，可用小刀刮除，或采用自动磨辊装置进行磨光。严重时，应换辊。#二、原板缺陷原板缺陷是冷轧板原有的缺陷，一般经过镀锌也不能消除，常见的有如下几种：（一）结疤结疤是炼钢时的非金属夹杂造成的。根据经验，镇静钢连铸坯比沸腾钢初轧坯结疤要多。虽然经过火焰清理，但是表面的非金属夹杂物也不能完全清除。经过热轧和冷轧之后，表面非金属夹杂物一般都呈现出沿轧制方向的条状，故称为条状结疤。热镀锌之后，条状结疤便明显地暴露出来。此类缺陷不易根除。此外，当热轧板有轧入铁皮或欠酸洗时，残留在钢板表面的氧化铁皮经冷轧轧入钢内，也能形成类似结疤的缺陷。这时加强酸洗操作，把氧化铁皮除净，即可消除此类缺陷。（二）分层钢板内部的非金属夹杂和气孔都可引起分层缺陷。这种缺陷从镀锌板的外表无法判断，只有通过分层试验才能鉴别。减少或消除此缺陷应从炼钢着手。（三）边裂由于原板钢质问题、硬度问题、轧制工艺控制不良或者酸洗线的圆盘剪切边不齐等问题，都可能造成冷轧板的裂边和锯齿边。使用有边裂缺陷的冷轧带钢进行热镀锌时，最易引起炉内断带故障。所以，严重边裂的带钢不准镀锌。（四）穿孔钢中若存在非金属夹杂或气孔，轧成薄带钢时，可能有穿孔现象发生。钢板有严重的穿孔缺陷时，不准镀锌。当带有少量穿孔缺陷的带钢进入镀锌机组时，为了避免炉内断带应采取降低速度、减小张力、降低炉温等措施。（五）露钢如果冷轧板在运输途中遭水或在湿度很高的放置场储存过久，都可能在板面生成很厚的黄锈。由于这种氧化铁皮在还原炉中得不到充分还原，带钢就镀不上锌，表现为表面粗糙的针孔黑点叫露钢。热镀锌之前发现有这种黄锈时，应该用酸洗的方法清洗带钢表面。（六）划伤在冷轧机架或在轧制后的卷取机上都有可能造成冷轧板的划伤。经过镀锌之后，这种原板划伤缺陷的表面状态同条状结疤很近似。只有通过酸洗把镀层去除之后原板划伤才能准确地辨别出来。（七）压印带钢在热轧或冷轧时，若辊面上粘有脏物或者辊面上有机械损伤，就会在板面的相应位置产生凸起或凹陷的压印缺陷。外来轧入物形成的压印，多半呈无规律的分布，并且是凹陷的；辊面损伤引起的压印，一般呈规律的分布，并且是凸起的。原板压印缺陷，经过热镀锌之后仍然不能消除，应在冷轧车间解决。（八）浪形和瓢曲冷轧时，张力和辊形控制不当，就可能使冷轧带钢产生浪形和瓢曲。这种原板热镀锌时，由于气刀喷嘴与带钢的距离不好掌握，对镀层的均匀性有一定影响。这时，应特别注意增加喷嘴与带钢的距离，否则，有碰坏气刀的危险。有严重浪形、瓢曲缺陷的冷轧带钢一律不准镀锌。轻微的瓢曲。浪边缺陷通过拉伸矫直处理之后，一般可以消除。（九）边缘毛刺边缘毛刺是带钢通过纵切或在酸洗机组因圆盘算刃有损伤而造成的缺陷。由于毛刺的叠压会损害光整辊的表面，对光整很有害。边缘毛刺也能损伤后部的钝化挤压辊。所以在入口段发现这种毛刺应预先剪除。（十）气泡钢在冶炼和铸锭过程中，总会有少量气体不能完全从钢中脱出，这些气体在经过热轧和冷轧加工之后可能聚集起来。聚集后的气体在热镀锌过程中受热膨胀，使钢板表面凸起，即形成气泡缺陷。这种气泡可能单独出现，也可能大片出现。根据经验，沸腾钢比镇静钢原板气泡多。消除这种缺陷应从炼钢和热轧着手，设法减少钢中气体的含量和聚集。三、运输和储存造成的缺陷（一）摩擦黑点缺陷热镀锌板一般采用汽车、火车、轮船等交通运输工具发运给用户。在运输过程中，主要易产生摩擦黑点缺陷。所谓摩擦黑点即在单张成垛包装的热镀锌板运输中，由于板与板之间的相对运动，使板面的凸起部分在错动中被擦伤而形成的暗斑。摩擦黑点处的钝化膜已被破坏，所以往往首先从这里出现白锈。同时这种遍布板面的暗斑，也影响镀板的美观。产生摩擦黑点和下列因素有关：1 板面状态镀板的表面状态是造成摩擦黑点的内因。实践证明，板面的锌粒最容易导致产生摩擦黑点。此外，板面的任何凸起，诸如锌疤、大锌花的棱角、原板不平等都能在运输中造成摩擦黑点。2 包装质量包装时捆扎不紧，是运输中镀锌板之间错动的外因。此外，垫木的位置不当也可造成摩擦黑点。若有的用户要求特别高级的表面，可采用多块垫木来保证。3 运输条件当用汽车运输时，道路不平坦容易造成捆包松动，导致产生摩擦黑点。一般来说，使用火车与轮船运输，不易产生摩擦黑点缺陷。实践证明，要预防摩擦黑点产生，涂防锈油则是更积极有效的措施。（二）白锈热镀锌板在出厂之前虽然已采取了钝化或涂油等防腐措施，但是要进行运输和储存，若没有得当的方法，就会在镀锌板面上过早地形成白色沉淀物，它主要由氧化锌和氢氧化锌组成，通称为白锈。为了避免产生白锈缺陷，应注意下列事项：1)如果镀板在运输中途遭雨或者是在低温下运输（例如-10），较高的温度下（例如+15）储存，则镀板进入仓库之后，就会很快在板垛周围形成一层冷凝水。由于毛细现象，雨水或冷凝水可从板与板之间的缝隙渗进板垛内部，而空气中的二氧化碳不能进入缝隙中形成由碱式碳酸锌所组成的保护膜，这样即会产生电化学作用（即氧的浓差腐蚀）引起镀板的锈蚀。因此，镀板入库之后，都要检查是否受潮，对已受潮的板垛，必须尽快地单张摆开，使两面都能很快干燥，然后重新包装，这样可避免产生白锈。然而，最好是运输时加盖雨布，避免板垛受水侵蚀。2）储存仓库要保证良好通风，不漏雨雪，并应配有取暖设备及露点测量仪器。库内温度要始终高于大气的露点温度。当室温降至接近露点温度时，要及时开动取暖装置，避免出现冷凝水。3）热镀锌板应避免和其他酸、碱、盐等腐蚀性介质存放在一起。4）如果镀锌板要在仓库内作长期储存，必须对镀板进行中间再涂油。第二节热镀锌带钢性能检验一、取样对镀锌板进行性能检验，是提高产品质量、降低生产成本的一个重要生产环节。通过对产品的全面质量鉴定，可及时总结生产中的经验和教训，为进一步发展生产，制订科学试验规划，提供可靠的依据。为了搞好性能检验，首先取样要合理。即取样数量要少，取样位置要有代表性。用连铸坯轧制的热镀锌板，其取样位置可不加限定，一股以一个冷轧卷为一个检验单元。用初轧坯轧制的热镀锌板，应该把每个钢锭作为一个检验单元，以酸洗焊缝为界线，按照钢种和检验的特殊要求，分别在头部、中部或尾部进行取样。根据经验，镇静钢的取样位置规定在钢锭的中部，即距带钢头部50%处；而沸腾钢在偏析最严重的部位即距离钢锭头部25%的地方取样。其次，试样上不允许存在镀锌缺陷。如果试样表面存在锌疤、锌粒、气刀条痕、露钢等缺陷就会影响检验结果。在热镀锌作业线中，在分卷时剪取一块长度不小于500 毫米与带钢宽度相同的钢板，然后在检验室再制成各种试样（见图5-6），进行性能检验。为了避免差错，剪切之后要用标印笔在试样上写清楚镀锌号、钢质、规格等记号。二、机械性能的检验热镀锌板的机械性能有多种试验方法，例如：拉力试验、深冲试验、分层试验、硬度试验、金相试验以及弯曲试验等。（一）拉力试验热镀锌薄板的拉力试验一般在30 吨拉力试验机上进行。板厚为0.25-0.30毫米的镀锌板，拉力试样的形状和尺寸见图5-7。试验之前，要精确测量试样的厚度和宽度，并刻划标点和标出标距的长度。首先用千分尺测量试样厚度，当厚度小于0.5毫米时，精确到0.005毫米；当厚度大于0.5毫米时，精确到0.01 毫米。在标距长度的中部和两端共测三点，取其厚度最小值。然后采用游标卡尺测量试样宽度，精确到0.1 毫米。并根据试样的宽度和厚度计算出截面积，读数精确到0.1 毫米。试样截面积按下式计算：拉力试验在室温下（2010）进行。将试样两端夹在拉力试验机的虎口上，而后对试样逐渐施加拉力，直至拉断为止。试验时，记录下屈服负荷 和拉断前最大负荷测量出试样拉断后标距部分的长度。屈服极限（）、抗拉强度（,）、延伸率（）分别用下式计算：拉力试验结果应达到相关表的规定。屈服平合按照标准图谱评判等级，见图5-8。（二）杯突试验为了检验热镀锌薄板的深冲性能，应在艾利克森型试验机上进行杯突试验。试验要求在室温下（2010）进行，采用一规定直径的钢球或球状冲头向夹紧在规定直径压模内的试样施加压力（见图5-9），直到开始产生裂缝为止，此时压入深度值（毫米）即为杯突深度。主要试验参数见表5-2。试样应平直，不允许有弯折、凸起和边沿毛刺。在试样上试验三点，取其算术平均值。试样长度最小应为270 毫米。深冲的中心点与试样各边的距离不得小于45毫米，离前次冲击点不小于90 毫米。（三）硬度试验对热镀锌薄板还要进行硬度试验。镀锌层本身对硬度值的影响可忽略不计。金属材料抵抗硬物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围，硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、肖氏硬度、维氏硬度等。其中洛氏硬度适合于薄钢板的检验。它是将一定直径的淬火硬钢球，以规定负荷压入试样表面，最后测量出压痕的深度。深度值愈大，说明材料的硬度愈低，反之则硬度愈高。洛氏硬度值以符号HR表示，并在后面注以所采用标尺代号，如HRA、HRB、HRC、HRF 等。进行洛氏硬度试验时，初负荷和总负荷的允许误差应满足表5-4。试样厚度和总负荷的选择见表5-5。试验在室温下（2010）进行。每个试样测量三点，每个测量点的压痕中心与试样边沿及邻近压痕中心的距离不能小于3毫米，最后计算出三点的算术平均值。硬度值的结果判断参考表5-6。三、热镀锌层粘附性试验带钢热镀锌的主要任务就是在钢板上镀上一层牢固的锌层。因此，检验镀层的粘附性，具有重要的意义。检验时，要考核镀层的韧性和镀层的粘附性两个指标。前者以锌层裂纹判断；后者以锌层脱落判断。根据镀锌板的厚度分别采用折叠试验、球冲试验和弯曲试验。（一）折叠试验折叠试验在双曲万能折叠成型试验机上进行。通过调整弯曲辊之间的间隙，可以检验不同的厚度。一般分为三个厚度等级，即0.25-0.9 毫米，1.0-0.5 毫米，1.6-2.5毫米，为了简化操作程序，可以分别采用三台调好辊子间隙的折叠试验机来适应上述三种厚度范围的试验需要。试样折叠后的形状见图5-11。折叠试验是热镀锌薄板进行双层咬合加工的模拟试验。所以，带钢厚度小于0.8毫米时，可由薄板双层咬合弯曲试验代替。 （二）球冲试验随着热镀锌工业的发展及产品质量的提高，热镀锌板在深冲领域的应用不断扩大。为了模拟深冲时镀锌层的受力状况，除了折叠试验之外，还要利用球冲试验，检验热镀锌应在冲击情况下镀层的粘附性。球冲试验在压缩空气锻球试验机上进行。检验时，沿着带钢宽度方向的两边和中间共测三点，冲击点离开边沿至少20毫米。每一测量点的冲击次数、冲击球直径和试样的为了简化操作程序，应该备有两台具有不同冲球直径的球冲试验机。（三）弯曲试验当带钢厚度大于2.5毫米时，采用弯曲试验来检验镀层的粘附性。试样宽度为25-50 毫米，试样长度为250 毫米，在弯曲试验机上进行试验。四、锌层重量的测定热镀锌板表面的镀锌层厚度决定其使用寿命。故根据不同的使用目的，应该选择不同的镀锌层厚度。在生产中为了有效地控制镀锌层，必须准确、快速地测定出镀锌层的厚度。虽然在现代化带钢连续热镀锌作业线的出口段均装设有 射线无接触式锌层测厚仪，可连续地测出锌层厚度，但是，为了校正这些自动化测厚仪的准确性或者是作为出厂检验，其他的检验方法仍然不可缺少。锌层重量以单位面积上的锌层重量（克/ 米2）表示，也可换算成锌层厚度，以微米（）表示。锌层重量可由下列方法测定。（一）化